АО ？НИИ ？Элпа？ совместно с АО ？НПО ？Геофизика НВ？ и ООО ？Промышленная Электроника？ разработали источник питания для ПНВ на основе пьезотрансформатора. Применение этого источника в приборах ночного видения (ПНВ) позволило повысить эффективность их работы.
Преимущества следующие:
1. Реакция на засветку, то есть восстановление работы после вспышки – 100–150 мкс.
2. Возможность работы при дневном освещении – световой диапазон до 1000 лк.
3. Повышенная контрастность – при работе в дневное время различаются предметы в тени.
4. Высокая надежность – срок работы элементов до 20 лет.
По результатам первых испытаний описанные свойства достигаются простой заменой источника питания в ПНВ со старого на новый, при этом стоимость нового источника сравнима со стоимостью стандартного источника питания и не требует специальных настроек и схемотехнических решений (рис. 1).
Сейчас ведутся дальнейшие совместные работы по модернизации и разработке новых модификаций ПНВ, позволяющие использовать совместные наработки и технологии в получении новых свойств приборов.
Разрабатываемые технологии уже заинтересовали специалистов, работающих в области беспилотных автомобилей, систем помощи при вождении в ночное время, систем распознавания людей в затонированных автомобилях, систем движения в ночное время без подсветки фар и систем, обеспечивающих вождение в условиях плохой видимости.
На наш взгляд, разработка линейки ПНВ нового поколения имеет преимущества в технике военного и специального назначения. Также отдельные виды приборов перспективны для применения в областях народного хозяйства и могут быть использованы, например, для автомобилей, работающих в условиях малой видимости, автомобилей без водителя, в поисковых системах, в спасательных операциях.
Обзор приборов ночного видения Разберемся в ночном видении. ПНВ, приборы ночного видения – это специальные приборы, которые в условиях недостаточной освещенности усиливают имеющийся свет или в полной темноте усиливают инфракрасное (ИК) излучение. Ночное видение используются в разных областях, от обычных камер видеонаблюдения до прицелов ночного видения. Стоимость приборов лежит в диапазоне от 5 000 до 800 000 рублей. Все приборы различаются используемыми технологиями.
Принцип работы ПНВ – усиление улавливаемого света в сотни и тысячи раз. Весь спектр видимого света лежит в диапазоне от 400 до 760 нм – это тот свет, который мы можем увидеть, а излучение в диапазоне от 760 нм до 1100 нм – инфракрасное излучение, которое является для человека и животных невидимым. Как раз в инфракрасном спектре работают ПНВ.
Спектр, в котором уверенно работают приборы ночного видения, лежит в районе 760–1000 нм, причем для разных поколений спектр разный, его можно изобразить как график:
Приборы ночного видения делятся на поколения в зависимости от технологии применяемой в приборе. Существуют следующие поколения:
1 поколение
1+ поколение
2+ поколение
3 поколение
3+ поколение
Цифровое поколение (рис. 2)
Выбранный порядок соответствует качеству получаемого изображения. Для того чтобы понять, что отвечает за качество картинки и по какому параметру прибор можно отнести к тому или иному поколению, рассмотрим конструкцию к ПНВ (рис. 3).
1. Входная линза прибора, через которую в прибор поступает свет небольшой порции или отраженный свет от встроенного ИК фонарика (4).
2. Электронно-оптический преобразователь (ЭОП) – главная часть прибора, которая преобразует и усиливает свет.
3. Окуляр для наблюдения.
4. Блок питания.
5. Корпус прибора.
Электронно-оптический преобразователь (далее ЭОП) служит для многократного усиления входного сигнала. Именно ЭОП определяет поколение ПНВ. Как уже упоминалось, все ЭОП можно упрощенно разделить на поколения I, I+, II, II+ и III, они весьма существенно отличаются друг от друга по своей конструкции, техническим характеристикам и стоимости.
На сегодняшний день в основном в приборах ночного видения используются ЭОП поколения II, II+, III, а также III+ как наиболее перспективные. На базе этих ЭОП разработана довольно большая номенклатура конечных изделий:
1. Приборы ночного видения. Прибор позволяет наблюдать и обнаруживать объекты в условиях малой освещенности
2. Приборы ночного видения водителя различных транспортных средств (рис. 4).
3. Прицелы совмещенные с приборами ночного видения (рис. 5).
4. Двухканальные приборы.
Ночное видение плюс тепловизор с обработкой сигнала тепловизора и определению объекта по контуру. Данный прибор позволяет определять по контуру тип объекта: человек, животное, тепловое пятно от двигателя и т. д. (рис. 6).
5. Приборы с лазерной подсветкой.
Они позволяют обеспечить видимость не только в условиях малой освещенности, но и в условиях ограниченной видимости – во время ливня, снежного бурана, пыльной бури (рис. 7).
6. Активно-импульсные приборы ночного видения (АИ ПНВ).
Их действие основано на импульсном методе наблюдения, заключающемся в пространственно-временной селекции объектов, которые необходимо выделить на фоне местности (рис. 8). Объект наблюдения освещается короткими по времени световыми импульсами, длительность которых значительно меньше времени распространения света до объекта и обратно. При этом объект наблюдается в электронно-оптический прибор, снабженный быстродействующим затвором, открывающимся на определенное время в такт с посылкой световых импульсов. В том случае, когда временная задержка между моментом излучения импульса и моментом открывания затвора равна удвоенному времени, необходимому для прохождения светом расстояния до объекта и обратно, наблюдатель будет видеть только сам объект и участок пространства, непосредственно его окружающий. Это позволяет как бы ？вырезать？ по глубине из окружающего пространства участки, представляющие интерес, и резко уменьшает зависимость наблюдателя от внешних условий наблюдения (рис. 9).
Весь спектр приборов, описанный здесь разработан и выпускается российскими предприятиями, что позволяет говорить о технологической устойчивости отрасли.
Однако техническое развитие предъявляет новые требования к приборам такого типа, в частности широкий световой рабочий диапазон, малое время реакции на засветку, повышенную контрастность изображения, высокую надежность. Работы в этом направлении активно ведутся в научных организациях и на предприятиях, проводящих полевые эксперименты на своей базе.
Опубликовано в выпуске № 3 (916) за 25 января 2022 года